黑龍江山區風電場工程水土流失特點及防治措施

史彥林，賈洪紀，張 利，單洪偉，嚴爾梅，鞠 偉，周 寧

(黑龍江省水土保持科學研究所，黑龍江 賓縣 150400)

由于常規能源開發利用對環境的嚴重污染及其引發的生態問題，加上頻繁爆發的能源危機，使得眾多國家都在積極發展新型能源，以滿足日益增長的能源需求，同時改善生態環境[1]。風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到各國的重視，我國的風力資源豐富，可開發利用的陸地風能儲量為2.5億 k W[2]，具有規模化開發條件，發展前景廣闊。截至 2009年年底，我國風電裝機容量達 2268萬k W，并以每年翻倍的速度迅速增長。風能的利用對改善區域經濟狀況、發展國民經濟具有重要意義，但與此同時，在風電場建設過程中，風機及箱變基礎開挖、吊裝場地平整、運輸道路挖填施工、電纜敷設、臨時堆土等，都會不可避免地擾動原地貌、損壞植被，加劇或誘發水土流失。筆者結合風電場工程水土保持方案編制和驗收技術評估工作實踐，以黑龍江省10個已建山區風電場為例，探討黑龍江省山區風電場工程水土流失特點及防治措施。

1 風電場工程建設及其水土流失特點

1.1 植被破壞點多面廣、恢復難度大

山區風電場占地主要以林地和草地為主，盡管每個風電機組基礎施工破壞植被的面積不大，但一座風電場一般有風機33臺或 58臺，甚至更多，且風機間通過道路系統連接，道路系統施工也會造成植被的破壞，因此風電場的植被破壞呈現出點多面廣的特征。經調查統計，富錦烏爾古力山、伊春大白山等10個風電場總占地面積 458.01hm2，其中林地、草地面積346.53hm2。黑龍江省山區風電場工程多處于東北黑土區范圍內，土壤以黑土為主，但是山區風電場建設區域一般海拔相對較高，土壤貧瘠，表土層薄，厚度只有10～20cm，若在施工過程中不注重表土保護，則后期植被恢復難度較大。

1.2 施工作業面分散、擾動強度差異顯著

風電場施工作業面分散，各區域水土流失強度差異較大。采用類比分析的方法，對風電場各建設區域的土壤侵蝕狀況進行預測，結果為:黑龍江省的10個山區風電場水土流失總量為30217 t，其中運輸道路區擾動面積最大，土壤侵蝕強度和流失量也最大，流失量占總流失量的 53%，風電機組區流失量占總流失量的 20%，輸電線路區占總流失量的 24%，施工生產生活區和升壓站區水土流失輕微，流失量分別占總流失量的 2%和1%。

在調查的10個風電場中，運輸道路區水土流失量占總流失量比例的最小值為34%(尚志平頂山風電場)，最大值為82%(樺南長壽山風電場)，平均值為53%，見表1。運輸道路一般寬 8～10m，后期多改為永久性檢修道路，由于施工時間短，產生水土流失的主要環節為路基土石方挖填環節，因此應將此環節作為水土流失防治的重點，并有針對性地布設防治措施。

表1 運輸道路區水土流失量

1.3 建設周期短

風電場的建設周期一般為8～12個月，土建期為6個月左右，相對于煤礦、鐵礦、火電、公路等其他開發建設項目建設周期較短。在風電場工程建設期內因施工建設活動等干擾會造成水土資源的破壞和損失及土地生產力的下降;在自然恢復期，松散裸露面逐漸穩定，植被自然恢復，地表抗蝕抗沖能力逐漸增強，水土流失逐漸減弱。因此，水土流失的重點時段為施工建設期。

1.4 風力、水力侵蝕共存

經調查統計，富錦烏爾古力山、伊春大白山等10個風電場多年平均風速在3.5m/s以上，年有效風速時數在 6000h以上。在春秋季，工程建設形成大面積裸露面和臨時堆土，在頻繁而強勁的大風作用下將造成揚塵，產生水土流失;在雨季，降水形成地表徑流，沖刷裸露坡面或臨時堆土，也將形成水土流失，特別是棄渣及清理的表土，若防護不當則極易隨著地表徑流而流失。

1.5 點、線、面侵蝕并存

風電場工程建設水土流失具有點、線、面侵蝕并存的特點。點狀侵蝕集中于風電機組區，風電機組、箱式變電站基礎開挖、回填，將擾動原地貌，破壞地表植被，改變土層結構;吊裝場地碾壓、占用土地資源，均產生水土流失，特別是臨時土石方的堆放，為水土流失提供了物源。面狀侵蝕集中于施工生產生活區、升壓站區，機械碾壓、施工材料堆放等均擾動原地貌、損壞地表植被。線狀侵蝕則發生于運輸道路和輸電線路區，山區風電場運輸道路線路較長，地形起伏大，需要采取削高填低的土方開挖和填筑措施，這些施工活動會擾動原地貌，破壞地表植被，造成水土流失。

2 水土流失防治分區及防治措施

根據主體工程布局、施工布置及時序，結合項目區地形地貌、水土流失特點，將黑龍江省山區風電場工程劃分為風電機組區、輸電線路區、升壓站區、運輸道路區和施工生產生活區 5個水土流失防治分區，將運輸道路區和各區域臨時堆土場作為防治的重點。根據水土流失防治分區、水土流失預測結果等，將水土保持工程措施、植物措施、臨時措施有機結合，因地制宜地采取攔擋、護坡、排水、土地整治、綠化等各項水土流失防治措施，形成點、線、面結合的水土保持措施防治體系，實現良好的水土保持防治效果。水土流失防治措施體系見表 2。

表2 風電場工程水土流失防治措施體系

2.1 風電機組區

(1)工程措施。在施工前清理場地表面雜物后，對風電機組基礎占地范圍內的表土進行剝離，堆放于吊裝場地，待施工結束后用于植被恢復。

(2)植物措施。土建結束后，需對臨時用地進行全面整治，回覆剝離的表層土，恢復原地類。風電機組區的植被恢復應以種草為主，也可適當栽植灌木，可選擇耐寒耐旱、容易適應貧瘠土壤的草木樨、羊草、野牛草，紫穗槐、丁香、胡枝子等。

(3)臨時措施。剝離的表土和回填土方，集中堆放于吊裝場地，在堆土場四周設置裝土草袋防護圍堰，表面用苫布防護，防止水土流失。

(4)基礎余土余渣處置。風電機組基礎施工時，由于混凝土占據基坑，故而基坑回填后會產生一定量的余土，每個風機區約300m3，若單獨設棄渣場堆放余土，則不僅增加資金投入，而且會產生更大的水土流失，因此建議把基礎開挖回填剩余棄方平整至吊裝場地，或調運至運輸道路區合理利用。

2.2 輸電線路區

輸電線路區土石方挖填基本平衡，擾動地表面積不大但較分散。在輸電線路塔架、混凝土線桿埋設、電纜溝挖填施工過程中，應對挖方臨時堆土表面用苫布進行防護，并在土堆的坡角處用裝土草袋進行攔擋防護。在輸電線路區塔架架設完成后，翻松表土層恢復原有地表狀態，在臨時占地為林地、草地的區域栽植灌草進行防護，耕地區域經全面整地后恢復耕地。

2.3 升壓站區

(1)工程措施。施工前剝離表土并集中堆放。在升壓站圍墻外坡面設截水溝，以防止外部的雨水流入站區內。站內雨水經集水井收集后，利用主干道路排水溝或排水管排至站外，排水溝可采用漿砌片石襯砌或混凝土抹面。

(2)植物措施。升壓站建成后站內道路及廣場要全部硬化，以防止裸露空地水土流失。建設過程中所形成的裸露地及道路管線架設等工程區需進行綠化，站內綠化以保持水土、增加林草覆蓋為原則，灌、草相結合，花、形、色兼備，以營造出生動活潑的觀賞空間及視覺效果。

(3)臨時措施。升壓站一般建在地勢平坦地段，土石方挖填基本平衡。在基礎開挖前剝離的表土應集中堆放于升壓站內一角，待升壓站施工結束回覆表土進行站區綠化。在表土堆放區的周圍用裝土草袋筑坎進行臨時攔擋，為防止大風揚塵，表面還需用苫布進行防護。

2.4 運輸道路區

(1)工程措施。施工前剝離表土并集中堆放。在運輸道路路基兩側設土質截排水溝，可根據匯流面積確定排水溝斷面尺寸。沿道路走向在低洼處和填、挖方量較大的路段設急流槽，急流槽下方設消力池，消力池接排水溝。這樣布設有利于雨水沿自然坡度排到道路兩側的溝道中，避免雨水對路基及邊坡產生沖刷。

(2)植物措施。在路基兩側營造喬木防護林帶，可選擇小葉楊、樟子松等。在地形起伏較大的地段，由于開挖土石方量較大，會形成路塹、路基邊坡，故而可采用灌草結合的方式進行防護，灌木可選擇紫穗槐、胡枝子、沙棘等，草本可選擇野牛草等。

(3)臨時措施。將剝離的表土集中堆放，在堆土場四周設置填裝土草袋防護圍堰，表面用苫布進行防護，防止流失。

2.5 施工生產生活區

(1)工程措施。使用前先對施工生產生活區進行表土清理，待施工結束回覆表土，用于植被恢復。

(2)植物措施。整治后在原占地類型為荒草地、林地的區域栽植喬灌草以恢復植被。本著適地適樹的原則選擇喬、灌、草種，喬木可選用小葉楊、樟子松、落葉松等，株行距1.5m×1.5m;灌木選用紫穗槐、胡枝子，株行距0.5m×0.5m;草本選用羊草、野牛草等。對原占地類型為耕地的經全面整地后恢復耕地。

(3)臨時措施。施工建設期，在施工生產生活區周圍設計臨時土質排水溝，減少因降雨徑流對場地的沖刷，在排水溝末端設沉沙池。

3 結 論

黑龍江省山區風電場工程建設周期短、擾動強度差異顯著、植被破壞點多面廣、植被恢復難度大，具有點線面侵蝕并存、風蝕與水蝕共存的水土流失特點，其中產生水土流失的主要區域是運輸道路區，是水土流失防治和監測的重點部位。施工中，將風電機組基礎開挖回填的剩余土方平整于吊裝場地，或調運至運輸道路區，用于路基邊坡護坡;不設永久棄渣場、減少征地，既可有效防止因棄渣堆放破壞植被，減少水土流失，又可節約建設資金。黑龍江省山區風電場工程建設區域表土層薄，土壤貧瘠，施工過程中充分注重表土保護是恢復植被的關鍵。

[1]楊丹青，張峰，武文一.風電場工程項目水土保持措施配置研究[J].水土保持通報，2008，28(4):116-120.

[2]施鵬飛.從世界發展趨勢展望我國風力發電前景[J].中國電力，2007，36(9):54-62.